(57)【要約】【課題】  粉砕キャリアによる画像欠陥、部材の劣化を防止できる現像装置を提供する。【解決手段】  本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を静電潜像が形成される像担持体へ搬送する現像装置４０において、内側表面に、前記キャリアが粉砕された粉砕キャリアを捕捉する捕捉手段が形成されている。この構成によれば、現像装置４０内の機械的な力により衝撃を受けて砕けた粉砕キャリアは、現像装置４０内に進入してしばらくその場所に留まるため、全キャリア中における粉砕キャリア量は現像装置４０内で減少する。これにより、像担持体に移動する粉砕キャリア量は少なくなり、画像欠陥、部材の劣化を防止することが可能となる。よって、現像装置中に発生した粉砕キャリアが像担持体側に移動することを抑制し、長期にわたって画像形成装置の特性を維持することができる。【選択図】          図１
2007114322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体へトナーとキャリアを含む現像剤を搬送する現像装置において、
内側表面に、前記キャリアが粉砕された粉砕キャリアを捕捉する捕捉手段が形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記捕捉手段は、内壁に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記捕捉手段は、内部の部材表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記捕捉手段は、凹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
前記捕捉手段は、前記粉砕キャリア以上前記キャリアの平均粒径以下の幅を持つことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記捕捉手段内に磁界を形成する磁界形成手段を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
前記捕捉手段内に電界を形成する電界形成手段を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項８】
前記電界は、前記キャリアの帯電電荷と逆極を示す電極により形成されることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
前記捕捉手段内の粉砕キャリアを掃除する掃除手段をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置は、像担持体上に形成されたトナー像を静電引力により紙もしくはその他転写体に転写する機構を有する。トナー像は、そのほとんどが像担持体から転写体へと転写される。転写されずに像担持体上に残留したトナーは、サイクルの後工程に位置するクリーニングブレードやブラシなどの掃除部材によって像担持体から除去される。
【０００３】
像担持体と転写体とは接触しており、トナー像を転写する時にはそのニップ部にトナーを転写させるための転写電界が印加される。転写電界の形成には転写体をはさんで像担持体と反対に位置する転写ロールなどの技術が一般的に用いられる。像担持体上に付着した金属粉もしくは磁性粒子が像担持体と転写体とのニップ部を通過すると、金属粉や磁性粒子により像担持体及び転写体が傷つき画像形成装置の機能を損ねることになる。
【０００４】
特に、金属粉などが像担持体の絶縁層を貫通して下地である金属層まで到達した場合、電子写真の帯電工程において十分な帯電特性を得ることができず、画像形成に欠陥を生じる。あるいは金属粉などが像担持体表面を削りとることで、像担持体の寿命を著しく損なう。像担持体に残留した金属粉などが後工程に位置するクリーニング部材を磨耗させて、十分なクリーニング特性が得られないという問題も発生する。像担持体に突き刺さる物体としては、例えば現像剤中に含まれるキャリアやキャリアが破損して生じた粉砕キャリアなどがあるが、その他の金属粉や磁性粒子が混入することもある。
【０００５】
上記のような問題を解決する技術として、粉砕キャリアの含有率を下げ、キャリアの抵抗を調整する技術（特許文献１参照）、キャリアの材料を変えて耐衝撃性を上げる技術（特許文献２参照）、スリーブ周辺の磁界分布をキャリアが滞留・攪拌する構成にし、キャリアの逆電荷帯電を除去する技術（特許文献３参照）、キャリアの割れを防ぐために、現像装置内でキャリアにかかる力を低減する技術が提案されている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平２−１７２３４８号公報
【特許文献２】特開平６−１１０２５３号公報
【特許文献３】特開平６−２２２６７５号公報
【特許文献４】特開２０００−１７２０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献のようにキャリア自体の耐衝撃性を上げる、現像装置内でキャリアにかかる力を低減するという構成にしてもなお、粉砕キャリアは一定の割合で発生し、粉砕キャリア量をゼロにすることはできない。現像装置内ではオーガーやその他の部材でトナーとキャリアを撹拌することで所定の電位に摩擦帯電させる動作を含むため、この摩擦によりキャリアの破壊が生じる。したがって、現像剤中に含まれる粉砕キャリア量は使用時間に比例して増大し、感光体に突き刺さるキャリアやそれにともなう画像欠陥の発生が増大するという問題がある。
【０００７】
また、像担持体に付着した金属粉や磁性粒子などの導体内部の電子は、転写ニップ部において転写電界により静電気力を受けて電界に沿って移動しようとするため、例えば長細い金属片などは長手方向の辺が転写電界のベクトルの向きと平行になるようなモーメントを受ける。このような姿勢のまま転写ニップ部に進入した金属片は、転写体からの圧力を受けて像担持体に突き刺さることがある。
【０００８】
像担持体に突き刺さった金属片及び磁性粒子は後工程に位置するクリーニングブレードやクリーニングブラシなどの掃除部材を傷つけてその機能を低下させる。あるいは帯電ロールなど像担持体に接触するその他の部材を破壊して画像形成装置の劣化を引き起こすという問題がある。特に金属片が像担持体の下地層である金属まで貫通した場合、帯電工程において大きな障害を誘起することは前述の通りである。このように、像担持体上の金属片などの異物による障害が、転写電界により加速されるような課題に対して、上記の先行技術では対応できない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、粉砕キャリアによる画像欠陥、部材の劣化を防止できる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を静電潜像が形成される像担持体へ搬送する現像装置において、内側表面に、前記キャリアが粉砕された粉砕キャリアを捕捉する捕捉手段が形成されている。本発明によれば、現像装置内の機械的な力により衝撃を受けて砕けた粉砕キャリアは、現像装置内に進入してしばらくその場所に留まるため、全キャリア中における粉砕キャリア量は現像装置内で減少する。これにより、像担持体に移動する粉砕キャリア量は少なくなり、画像欠陥、部材の劣化を防止することが可能となる。よって、現像装置中に発生した粉砕キャリアが像担持体側に移動することを抑制し、長期にわたって画像形成装置の特性を維持することができる。
【００１１】
前記捕捉手段は、内壁に設けられていることを特徴とする。現像装置の内壁で粉砕キャリアを捕捉することができる。前記捕捉手段は、内部の部材表面に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、現像装置内部にある部材の表面で粉砕キャリアを捕捉することができる。前記捕捉手段は、凹状に形成されていることを特徴とする。本発明によれば、凹状内に粉砕キャリアを捕捉することができる。前記捕捉手段は、前記粉砕キャリア以上前記キャリアの平均粒径以下の幅を持つことを特徴とする。
【００１２】
本発明の現像装置は、前記捕捉手段内に磁界を形成する磁界形成手段を有する。本発明によれば、凹部内に磁界を発生させることにより、粉砕キャリアをより強く束縛し、トラップされた粉砕キャリアが現像装置外に移動することを極めて低減することが可能となる。
【００１３】
本発明の現像装置は、前記捕捉手段内に電界を形成する電界形成手段を有する。本発明によれば、凹部内に電界を発生させることで、粉砕キャリアをより強く束縛し、トラップされた粉砕キャリアが現像装置外に移動することを極めて低減することが可能となる。前記電界は、前記キャリアの帯電電荷と逆極を示す電極により形成される。前記電界形成手段は、前記電界を前記キャリアの帯電電荷と逆極を示す電極により形成する。本発明によれば、キャリアと粉砕キャリアは同じ極性の電荷が帯電しているため、粉砕キャリアを強力に捕捉することができる。
【００１４】
本発明の現像装置は、前記捕捉手段内の粉砕キャリアを掃除する掃除手段をさらに有する。本発明によれば、ブラシやスポンジなどを含む掃除部材により捕捉手段に捕捉された粉砕キャリアを掃除することができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置は上記現像装置を有する。これにより、画像欠陥、部材の劣化を防止することが可能な画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、粉砕キャリアによる画像欠陥、部材の劣化を防止できる現像装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、帯電後に露光されることにより表面に静電潜像を形成可能な感光体１０、感光体１０の表面を帯電する帯電装置２０、画像データをもとに感光体１０を露光して静電潜像を形成する露光装置３０、静電潜像が形成される像担持体へトナーとキャリアを含む現像剤を搬送し、感光体１０の表面にトナー像を形成する現像装置４０、ベルトなどを用いた搬送手段により搬送される転写材Ｐに感光体１０上のトナー像を転写する転写装置５０、定着装置６０およびトナー像の転写後に感光体表面のトナーおよび外添剤を除去するクリーニング装置７０を備えている。
【００１８】
感光体１０は、支持体１１を中心として矢印の方向に回転することが可能となっている。現像装置４０は、外周がハウジング４００によって覆われている。この現像装置４０のハウジング４００内部には、永久磁石が配置されたマグネットロール４１、トナーとキャリアを攪拌するオーガー４２、４３、担持されたトナーの層厚を規制すると共に摩擦によりトナーに負極電荷を付与する層厚規制部材４４、掃除手段４５が配置されている。
【００１９】
また、現像装置４０内には、トナー像を形成するためのトナーと共に、主にフェライトなどの材料を用いた磁性粉から成るキャリアが混入される。キャリアは、現像装置４０中にマグネットロール４１にブラシ状に吸着する。トナーは、ブラシ状に形成されたキャリアの間隙に蓄えられ、マグネットロール４１が所定の速さと時間に回転することで像担持体上にトナー像を形成する。現像装置４０内のマグネットロール４１、及びトナーとキャリアを攪拌するオーガー４２、４３が回転することでトナーとキャリアは互いに摩擦されて帯電する。
【００２０】
詳細は後述するが、現像装置４０の内側表面には、キャリアが粉砕された粉砕キャリアを捕捉する捕捉手段が形成されている。この捕捉手段は、ハウジング４００の内壁やハウジング４００の内部の部材表面に形成されている。内部の部材には、スクリューやマグネットロール４１、オーガー４２、４３及びマグネットロール４１に付着する現像剤の量を調整するためのトリマーバーなど現像剤と接触するものを含む。現像装置４０の内側表面に捕捉手段を形成することにより現像装置４０内に発生した粉砕キャリアが現像装置４０外に放出されることを防止できる。
【００２１】
掃除手段４５は、ハウジング４００の表面に形成された捕捉手段に捕捉された粉砕キャリアを掃除するものである。この掃除手段４５は、円柱状に形成されたブラシやスポンジをハウジング４００の内壁に沿って設けられたレール（不図示）を移動可能に構成され、粉砕キャリアやトナーが蓄積した捕捉手段を摺擦するように構成する。この掃除手段４５は、例えば定期的かつ自動的に動作するようにしてもよい。掃除手段４５により現像装置４０のハウジング４００の内側表面の捕捉手段に付着した粉砕キャリアやトナーを取り除くことができるため、長期にわたって画像形成装置の特性を維持できる。
【００２２】
そして、画像形成においては、支持体１１を中心として回転する感光体１０が、帯電装置２０によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受ける。次に、感光体１０が露光装置３０によって光像露光を受けることにより、その周面に露光像に対応した静電潜像が形成される。その後、現像装置４０の現像剤担持体から感光体１０に向けてトナーが供給されて、前記静電潜像にトナーを担持させてトナー像が形成され、転写装置５０にて前記トナー像が転写体Ｐに転写される。トナー像が転写された後の転写材Ｐは定着装置６０にて像定着を受けて複写物としてプリントアウトされる。転写工程後の感光体１０は、クリーニング装置７０によってその周面に残存したトナーの除去を受けて清浄面化された後、繰り返して像形成に使用される。このようにして、現像装置２０内の機械的な力により衝撃を受けて砕けた粉砕キャリアは、現像装置２０内に進入してしばらくその場所に留まるため、全キャリア中における粉砕キャリア量は現像装置２０内で減少する。これにより、像担持体に移動する粉砕キャリア量は少なくなり、画像欠陥、部材の劣化を防止することが可能となる。
【００２３】
図２は、現像装置４０の内側表面に形成された捕捉手段について説明するための図であり、同図（ａ）は、図１で示した現像装置４０内のハウジング４００の表面（内壁）の矩形で示した部分４０１とオーガー４２の表面の矩形で示した部分４２１を拡大して正面から見た図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、現像装置４０内の内壁表面およびオーガー４２の表面は、同じように捕捉手段４０２が形成されている。
【００２４】
図２に示すように、現像装置４０の内壁表面およびオーガー４２の表面には、粉砕キャリア５１以上かつキャリア５００の平均粒径以下の幅を持つ捕捉手段４０２が凹状に多数形成されている。このため、捕捉手段４０２には平均粒径程度である正規のキャリア５００は進入することがない。一方、この捕捉手段４０２には、正規のキャリア５００が磨耗したり欠損したりすることにより生じた粉砕キャリア５０１は進入する。この捕捉手段４０２は、先端の径がキャリア平均粒径以下の針などで孔を作ってもよいし、例えば多孔質セラミックスやゼオライトなどの多孔質からなる材料を用いて現像装置４０の内部表面を形成してもよい。
【００２５】
図３は、捕捉手段内に磁界を形成する手段を設けた場合の例を示す図であり、同図（ａ）は、図１で示した現像装置４０内壁の矩形で示した部分４０１とオーガー４２の表面の矩形で示した部分４２１を拡大して正面から見た図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。図３（ｂ）に示すように、凹状に形成された捕捉手段４０３内に磁界を形成する磁界形成手段４０４を設けている。この磁界形成手段４０４は、磁性体を含む材料を捕捉手段４０３内に入れ、接着剤などで固めることで形成することができる。
【００２６】
また、磁界形成手段４０４は、磁性シートを捕捉手段４０３内に貼ることにより形成してもよいし、フェライトなど強磁性を示す材料を捕捉手段４０３の周辺および内部に埋め込むことにより形成してもよいし、磁性粉を捕捉手段４０３内に塗布してもよいし、捕捉手段４０３内に電磁石を配置するなどして形成される。捕捉手段４０３内の磁界は、その磁力線が捕捉手段４０３から外部へ出ていれば、より多くの粉砕キャリアを吸着することができる。
【００２７】
図４は、捕捉手段内に電界を形成する手段を設けた場合の例を示す図であり、同図（ａ）は、図１で示した現像装置４０内壁の矩形で示した部分４０１とオーガー４２の表面の矩形で示した部分４２１を拡大して正面から見た図、同図（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。図４（ｂ）に示すように、凹状に形成された捕捉手段４０５の内に、電界を形成するする導電板（電界形成手段）４０６を配置し、その導電板４０６に電圧を印加する。電界は、キャリア５００の帯電電荷と逆極を示す電極により形成される。例えばキャリア５００がトナーとの摩擦帯電により正極に帯電する場合であれば導電板４０６には負極を印加して、キャリア５００が静電引力により導電板４０６に吸引されるようにする。
【００２８】
キャリア５００が負極に帯電する場合は導電板４０６には正極を印加して、同様にキャリア５００が静電引力により導電板４０６に吸引されるようにする。導電板４０６に印加する電圧は、専用の外部電源（不図示）を設けてもよいし、現像装置４０内でマグネットロール４１に電圧を印加するための電源と併用してもよい。導電板４０６に使用する材料はＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属や導電性のゴム・プラスチックなどを用いてもよい。
【００２９】
図５は、捕捉手段の他の例について説明するための図であり、同図（ａ）は、図１で示した現像装置４０内の内壁の矩形で示した部分４０１とオーガー４２の表面の矩形で示した部分４２１を拡大して正面から見た図、同図（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面図である。図５に示すように、捕捉手段４１２は、凹部の代わりに複数の凸部である突起４０７〜４１１を内部表面に形成することにより形成される。これらの突起４０７〜４１１の間隔がキャリア５００の平均粒径以下になるように構成している。突起４０７〜４１１間の空間には、上記凹状の捕捉手段と同様に磁界及び電界を形成するようにしてもよい。また、突起４０７〜４１１凸部の形状は、円柱状、板状、渦巻状、格子状などあらゆるものが含まれる。上記凹状の捕捉手段と突起４０７〜４１１を組み合わせてもよい。
【００３０】
なお、捕捉手段は、平均粒径以上のキャリアが進入することがなければ、その形状は円であっても矩形であってもその他どのような形状であってもよい。図６は捕捉手段の例を示す図である。捕捉手段４０２は、図６（ａ）に示すように、キャリアの平均粒径以下の円状に形成してもよいし（図２〜図４参照）、捕捉手段４１２は、図６（ｂ）に示すように、複数の突起４０７〜４１１の谷間に形成されてもよいし（図５参照）、図６（ｃ）に示すように、捕捉手段４１３は、三日月状のような不定形の形状であってもよく、平均粒径以上のキャリアが進入しない形状であればそれらを全て含む。
【００３１】
以上のように、現像装置の内側表面に捕捉手段を形成することにより粉砕キャリアを現像装置内に留めることができ、粉砕キャリアに依存する画像形成装置内の画質欠陥や性能不良を低減することが可能である。さらに、捕捉手段内に内に磁界や電界を形成することで、粉砕キャリアをより強固に現像装置内に留めることが可能である。
【００３２】
なお、本発明は、像担持体に形成されたトナー像を、中間転写体を経由して紙に転写する間接転写あるいは直接紙に転写する直接転写を用いる電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】現像装置４０の内側表面に形成された捕捉手段について説明するための図である。
【図３】捕捉手段内に磁界を形成する場合の例について説明するための図である。
【図４】捕捉手段内に電界を形成する場合の例について説明するための図である。
【図５】捕捉手段の他の例について説明するための図であり、
【図６】捕捉手段の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  感光体
２０  帯電装置
３０  露光装置
４０  現像装置
４１  マグネットロール
４２、４３  オーガー
４５  掃除手段
５０  転写装置
６０  定着装置
７０  クリーニング装置
１００  画像形成装置
４０２、４０３、４０５、４１２、４１３  捕捉手段
【図１】
2007114322.tif 000003
【図２】
2007114322.tif 000004
【図３】
2007114322.tif 000005
【図４】
2007114322.tif 000006
【図５】
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【図６】
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